Um óleo combustível é queimado numa caldeira liberando 6 times 10^4 BTU / min de calor, sendo obtido um rendimento de 92 % do qual é usado para transformar água líquida a 20^circ C em vapor saturado a 20 bares. Obtenha a vazão mássica ( kg / h) de produção de vapor.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre queimar óleo combustível numa caldeira que libera de calor, com um rendimento de . Esse calor é usado para transformar água líquida a em vapor saturado a 20 bares. A nossa missão é descobrir qual é a vazão mássica de vapor produzida, medida em .
Para resolver isso, precisamos entender conceitos de energia térmica, eficiência energética e as propriedades da água durante a mudança de fase de líquido para vapor. Vamos usar fórmulas de termodinâmica e fazer algumas conversões de unidades para chegar na resposta final.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor útil disponível para a transformação da água, levando em conta o rendimento da caldeira. Sabemos que a caldeira libera Qútil = Qtotal times Rendimento de calor com um rendimento de Qútil = 6 times 10^4 , BTU/min times 0.92 = 5.52 times 10^4 , BTU/min .
A fórmula para o calor útil ( ú) é:
ú
Substituindo os valores:
ú

Passo 3

Agora, precisamos converter o calor útil de BTU para unidades mais convenientes, como o quilojoule ( 1 , BTU approx 1.055 , kJ ). Sabemos que:
5.52 times 10^4 , BTU/min times 1.055 , kJBTU approx 5.82 times 10^4 , kJ/min
Então:

Passo 4

Precisamos agora determinar a quantidade de energia necessária para transformar a água líquida em vapor. Isto envolve a entalpia de vaporização ( ) da água a . Supondo que a entalpia de vaporização a essa pressão seja aproximadamente (valor aproximado; para precisão real, consultar tabelas de propriedades da água conforme a pressão e temperatura específicas).

Passo 5

Com a energia disponível e a energia necessária por kg de água, podemos calcular a vazão mássica ( dotm = QútilDe) usando a fórmula:
dotm = 5.82 times 10^4 , kJ/min2000 , kJ/kg = 29.1 , kg/min ú
Substituindo os valores:

Passo 6

Finalmente, vamos converter a vazão mássica de 29.1 , kg/min times 60 , minh = 1746 , kg/h para :

Resposta

A vazão mássica de produção de vapor é aproximadamente .

Exercícios relacionados